古近系致密砂巖“優質儲層”預測方法初探

單俊峰，劉興周，李 理

(中油遼河油田公司，遼寧 盤錦 124010)

古近系致密砂巖“優質儲層”預測方法初探

單俊峰，劉興周，李 理

(中油遼河油田公司，遼寧 盤錦 124010)

通過古近系致密砂巖取心井段的測試資料分析，結合試油、投產等勘探成果數據，確定了遼河坳陷古近系致密砂巖儲層的控制因素。研究認為，古近系致密砂巖儲層中壓實、膠結、溶蝕等成巖作用均是控制致密砂巖儲層形成的非主要控制因素，通過對比分析發現，沉積微相控制了致密砂巖優質儲層分布。由此出發，形成致密砂巖沉積微相刻畫、顆粒相描述以及分選相預測“三相”結合的致密砂巖有效儲層地質預測方法，利用“三相”結合能夠準確確定致密砂巖“優質儲層”分布。

致密砂巖;“優質儲層”;“三相”結合;分選相;顆粒相;測井

引言

遼河坳陷致密砂巖集中于埋深大于3 500 m的古近系，分布廣泛，具有廣闊的勘探空間。該類儲集體距離油源近，且部分地區的測試資料標明，該類砂巖地層中存在異常高壓，大部分地區都存在區域性的泥巖蓋層。隨著儲產矛盾的逐漸加大，越來越多的目光投向該類砂巖的勘探，近年來已經部署實施了一系列探井來證實該類砂巖的勘探潛力，但是勘探效果均不理想。分析鉆井資料發現，探井中致密砂巖段油氣顯示活躍，但測試結果不理想，多口井為低產油氣層，由此提出尋找致密砂巖“優質儲層”的勘探理念［1－5］。研究中由于物探資料的分辨率問題，很難實現“優質儲層”的預測，本文嘗試以地質研究手段為主，結合測井、測試、分析實驗手段，在致密砂巖段開展“優質儲層”預測工作。

1 遼河坳陷古近系致密砂巖分布特征

致密砂巖通常是指滲透率低的砂巖，當前普遍接受的致密砂巖是指孔隙度低(＜12%)、滲透率低(＜10－3μm2)的砂巖，該類砂巖中流體的運移、流動速度相對較小，主要分布于貼近洼陷部位。在遼河西部凹陷，致密砂巖主要分布于臺安大洼斷裂帶下降盤，可達1 000 km2，在東部凹陷致密砂巖分布面積可達1 200 km2，大民屯凹陷致密砂巖的分布范圍可達300 km2?？傮w看來，致密砂巖分布范圍廣泛，隨著近年來致密砂巖氣成藏理論的發展，國內外多個地區已經在該領域獲得規模儲量和穩定產能，因此研究遼河坳陷致密砂巖對遼河油田的持續穩產具有重大意義。

2 致密砂巖儲層影響因素分析

古近系致密砂巖儲層的影響因素較多，從遼河坳陷致密砂巖的分布來看，影響儲層最重要的因素有以下幾個方面:物源、沉積微相、成巖作用(包括壓實作用、膠結作用、溶蝕作用等)［9－15］。本文以雙臺子地區為例，詳細介紹致密砂巖“優質儲層”形成的影響因素。

2.1 沉積物源對致密砂巖儲層的影響

作為沉積物來源，物源對砂體沉積后期儲層的形成有著直接影響，理論分析認為，在砂巖地層中石英含量越高地層的脆性、抗壓性越強，對后期“優質儲層”的形成意義也越大。從研究區的2套物源來看，歡喜嶺和齊家，分別為中生代沉積巖、火成巖以及太古宇變質巖。從分析測試資料來看，以中生代的沉積巖以及火成巖作為物源區的沉積巖石英含量較低。因此認為以變質巖作為物源區的地區具有形成優質儲層的條件。

2.2 沉積微相對致密砂巖儲層的影響

表1 雙臺子地區致密砂巖沉積微相物性分析

2.3 成巖作用對致密砂巖儲層的影響

經研究發現，沙三上沉積時期，雙臺子構造帶埋藏相對較淺，處于晚成巖A2期，雙南構造帶埋藏較深，處于晚成巖B期，從成巖相分析，雙臺子地區成巖相有利于優質儲層的保存。

壓實作用:整個雙臺子構造帶以中—強壓實為主，碎屑以顆粒支撐為主，主要為線接觸，其次為點－線接觸，見少量凹凸接觸，以孔隙型膠結類型為主。

膠結作用:研究區主要為泥質和鈣質膠結。

從上述分析來看，影響雙臺子地區儲集性能的因素主要為埋深(壓實、成巖相)、沉積微相以及物源。但從致密砂巖屬性分析，埋深對于雙臺子地區影響不大，因為該地區的儲層埋深都大于3 500 m，對儲層影響較大的是沉積相和物源，所以“優質儲層”的優選和厘定需要根據沉積微相來確定。

3 致密砂巖“優質儲層”預測方法研究

3.1 方法構建

“優質儲層”指既有存儲能力，又有輸導能力的砂巖，這就要求儲集巖具有較大的孔隙度和較大的滲透率。因此，尋求致密砂巖優質儲層的分布，最好的方法是將研究目的層砂體的孔隙度、滲透率平面分布搞清，通過孔隙度與滲透率的疊合確定“優質儲層”的分布范疇，進而保障優選砂體的儲存能力與滲流能力。目前已有的方法和手段很難對上述2個參數進行精確的評價，滲透率的實測值與計算值之間是數量級的差異。因此，需要尋求新的能夠反映砂體儲存以及滲流的特征參數來定量描述其有效性。

1)船舶減速會增加船舶占用航道的時間，后續船舶受船舶隊列順序的制約，造成船舶通航時間的延誤，航道的利用率下降。

前人在研究中—高孔滲砂巖儲層的工作中發現:刨除膠結物的影響，孔隙度的大小與粒徑無關，而是分選性的函數;滲透率與粒徑關系密切，同時也是分選性的函數。

對研究區的致密砂巖資料分析發現，在致密砂巖儲層中也存在同樣的規律，從雙臺子地區沙三段儲層的滲透率與粒度中值以及孔隙度與分選的關系圖來看(圖1、2)，在致密砂巖儲層中，孔隙度受分選影響巨大，分選越差孔隙度越低，而滲透率與粒度中值關系密切，顆粒越大，滲透率越大。

圖1 滲透率與粒度中值關系

圖2 孔隙度與分選系數關系

該區膠結物含量分析表明，其南部與北部的膠結物含量基本差別不大(表2)，致密砂巖的孔隙度與分選關系密切，滲透率與顆粒大小的相關性較好。因此，在雙臺子地區對物性起主要作用的是分選和粒徑大小。

表2 西部凹陷雙臺子地區砂巖膠結物分析

由上述分析可知，利用分選以及顆粒大小的平面分異可以對雙臺子地區的致密砂巖“優質儲層”進行厘定，結合沉積微相可以確定致密砂巖“優質儲層”的分布。

3.2 “三相”結合確定“優質儲層”分布

根據上述分析，在雙臺子地區沙三段的致密砂巖“優質儲層”研究中構建“三相”，以“三相結合”來確定“優質儲層”的分布范疇。

(1)沉積微相:以往沉積微相的識別中加入測井資料應用，對研究區的沉積微相進行精細刻畫，以沉積相為基礎，確定砂巖微相的展布范圍。

(2)顆粒相:主要為了確定砂巖中顆粒變化的大小。反映顆粒大小變化的為粒度分析資料，但是粒度的分析資料都是離散數據，將顆粒大小的分布做成平面分布圖需要將已有的粒度離散數據連續化。本次研究采用測井資料回歸方法，對粒度平面展布特征進行分析。

巖石粒度變化與測井資料具有較好的響應關系。

①自然伽馬:該區自然伽馬曲線較好地反映了巖性粗細變化趨勢，對于黏土、泥質粉砂、砂巖特征上具有較好效果。但是對于較純凈的砂巖自然伽馬分辨能力不高，總體呈現低值。

②沖洗帶電阻率－孔隙度組合:沖洗帶電阻率能夠反映儲集層的巖性變化，對于氣層而言，沖洗帶殘余烴飽和度很低，層間差異較小，對沖洗帶電阻率的影響不大，可以反映儲層致密程度以及巖性粗細。

分析上述3種方法，骨架指數與粒度中值相關性較好(圖3)，本次研究采用骨架指數來構建研究區的“顆粒相”連續數據。

圖3 測井解釋粒度中值與巖心分析粒度中值交會圖

(3)分選相:主要反映巖石分選系數變化(粒徑差異)，該結果對于巖石孔隙度關系重大。巖石結構具有典型的分形結構，是多層嵌套的多孔結構，每一層次之間自相似、近似相似或統計相似，測井資料是通過對地層進行特定物理測量獲得的，這些物理量必然是自相似嵌套結構，即測井曲線具有典型的分形特征［6－14］。按照沃爾索相律，鉆井資料揭示的地層特征與橫向上的巖性變化一致，由此測井資料可用來反映微觀分選。

巖石的分選與電阻率縱向差異(指縱向上2個測量點之間的電阻率值的差異)以及密度的縱向差異(指縱向上2個測量點之間的密度值的差異)相關性較好，本次研究采用電阻縱向差異與分選進行交會。從計算結果來看，其相關性良好，可作為評價砂巖分選值的有效手段。

從理論上分析，“三相”結合可以對“優質儲層”的分布進行精確厘定:沉積微相圈定砂體分布范圍;顆粒相確定砂體粒徑的大小;分選相確定砂體的分選程度;在砂體分布范圍內選擇粒徑較大、分選較好的區域作為“優質儲層”發育區。

3.3 雙臺子地區沙三段“優質儲層”分布區預測

根據上述分析方法，以遼河坳陷雙臺子地區沙三上段為研究目標，開展“優質儲層”的預測工作。

(1)沉積微相。如圖4所示，研究區主要發育湖底扇沉積，按照巖心觀察、測井相區分，認為研究區主要存在湖底扇辮狀水道主體、湖底扇辮狀水道側源、湖底扇辮狀水道中扇前緣、以及湖底扇辮狀水道間4種微相類型。其中辮狀水道主體為較好的儲集相帶，中扇前緣次之，水道間偏差，湖底扇辮狀水道中扇前緣儲集性能最差。

(2)顆粒相。如圖4所示，綠色的線條表示顆粒大小，其具體的數值以φ為單位(1934年克魯賓(Krumbein)的粒級劃分標準)。數值越大，表示顆粒越小，沉積顆粒由西向東逐漸變大，粗顆粒主要分布于東側。

(3)分選相。本次研究主要采用?？伺c沃德計算的標準偏差確定分選級別的標準，值越大其分選型越差，值越小其分選值越好。如圖4所示，紅色線條勾勒的區域為分選值。分選值中部較大，東西兩側較小，說明在研究區東西兩側的分選較好，而中部的分選較差。

分選好、顆粒大以及微相較好的地區為“優質儲層”發育帶，通過上述分析可知，“優質儲層”主要集中于研究區的西側。

圖4 雙臺子地區沙三上段三沙組三相疊合圖

4 結 論

(1)同等埋深條件下，古近系致密砂巖儲層主要受沉積微相的影響。

(2)分選好壞和顆粒大小是決定儲層孔滲的關鍵因素。分選性越好，孔隙度越大;在分選較好的基礎上，沉積粒徑越大，滲透率越高。

(3)通過分析測試資料以及測井資料對致密砂巖的分選、粒徑進行平面預測，結合沉積微相研究可以預測“優質儲層”的分布范圍。研究過程中針對古近系致密砂巖“優質儲層”形成了“三相”結合的地質預測方法。

［1］王覺民.“低滲透”儲層的概念及其評價指標［J］.西安石油學院學報，1991，5(1):1－6.

［2］田波，陳方鴻，胡宗全.巖性控制下的測井儲集層參數評價與預測－以鄂爾多斯盆地南部上古生界碎屑巖儲集層為例［J］.石油勘探與開發，2003，30(6):75－77.

［3］歐陽健，曾文沖.測井地層分析與油氣評價(上)［M］.北京:石油工業出版社，1987.123－136.

［4］吳春萍.鄂爾多斯盆地北部上古生界致密砂巖儲層測井評價［J］.特種油氣藏，2004，11(1):9－10.

［5］宋子齊，程國建，楊立雷，等.利用測井資料精細評價特低滲透儲層的方法［J］.石油實驗地質，2006，28 (6):595－599.

［6］陳程.碎屑巖儲層滲透率分布分維計算及其意義［J］.地質論評，1995，41(1):15.

［7］金強，曾怡.儲集性砂巖粒度組成的分形結構［J］.石油大學學報，1995，19(3):12.

［8］鐘寶榮，王澤中，李龍滟等.儲層孔隙結構分形分析計算機實現［J］.石油與天然氣地質，1995，16(4):379.

［9］陳傳仁，周熙襄.儲層砂巖孔隙分形性質的研究［J］.成都理工學院學報，1996，23(4):65.

［10］歐陽珽，白武明，方華.某些砂巖孔隙結構的分形特征［J］.巖石力學與工程學報，1998，17(4):446－452.

［11］張立強，紀友亮，馬文杰.博格達山前帶砂巖孔隙結構分形幾何學特征與儲層評價［J］.石油大學學報自然科學版，1998，22(5):31－33.

［12］李云省，鄧鴻斌，呂國祥.儲層微觀非均質性的分形特征研究［J］.天然氣工業，2002，22(1):37－40.

［13］李越，段永剛，胡勇.井間儲層參數分形預測及其應用［J］.新疆石油學院學報，1997，9(1):40－45.

［14］Pang J，North C P.分形理論及其在測井資料地質解釋中的適用性［J］.宋麗譯.國外油氣勘探，1997，9 (3):385－394.

編輯 張 雁

TE122.1

A

1006－6535(2012)05－0011－04

10.3969/j.issn.1006－6535.2012.05.003

20120412;改回日期:20120620

中國國土資源部礦產資源節約與綜合利用示范工程“遼河坳陷致密砂巖油氣經濟有效勘探開發”部分研究內容(1.10－06)

單俊峰(1968－)，男，高級工程師，1990年畢業于大慶石油學院地球物理專業，2007年畢業于中國地質大學(北京)礦產普查勘探專業，獲博士學位，目前主要從事油氣預探部署及綜合研究工作，《特種油氣藏》編委。